CN101804536B - 带有摄像头的管板焊枪调试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带有摄像头的管板焊枪调试方法，特点是：显示设备上有矩形参照框，首先通过摄像元件获取整幅视频图像，连同矩形参照框显示在显示设备上。随后转动管板焊枪枪头分别处于上下左右四个方向，获取焊枪枪头上的特征点或是特征线。并且，依次移动对应焊枪枪头朝向的矩形参照框的上下左右参照边线，使矩形参照框在与焊枪枪头上的特征点或是特征线重合。然后，摄像头摄取被焊管口图像，通过图像处理软件对所摄图像的处理获取被焊管口中心。无论摄像头的物理中心与摄像头的外壳中心是否一致，均可以通过人机交互方式的调试，得到最正确的管板焊枪旋转中心，焊枪枪头焊接位置、让开位置，保证焊接的精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊枪调试方法，尤其涉及一种带有摄像头的管板焊枪调试方法，属于焊接技术领域。
背景技术
管板式换热器广泛应用于锅炉、化工、制药、发电等行业，而生产管板式换热器的重要工序就是将管板按要求焊接。除了传统手工施焊方式外，现有的管板焊机都需要定中心，即将管板焊炬的回转中心定位到与被焊件中心基本重合的状态，通过焊炬绕管口旋转来完成焊接。再进一步来说，现有的自动管板定位方式都通过中心杆或中心杆加涨芯体机构来实现的。通常的做法是后一种，即中心杆加涨芯体机构。
然而，这种涨芯体机构存在以下缺陷：1、该涨芯体机构的膨胀头的膨胀是通过扩张筒扩张来实现的，而扩张筒变径范围极为有限，一种扩张筒仅仅适用于一种管径且同一壁厚的被焊管，当被焊管管径或壁厚不同时无法通用。2、现有的涨芯体机构的最小定位管径都普遍偏大，导致自动管板焊机在对较小管径的管板焊接中难以施焊。3、当被焊管跟板的连接形式为管缩进时，即被焊管跟板的焊接焊缝在板孔内，由于涨芯体机构无法进入，所以现有的涨芯体机构自动管焊机也难以实施焊接。由此出现了采用摄像头辅助定位的管板焊枪。
但是，摄像头摄到的图像的中心应为CCD传感器有效面积的中心，暂称之为成像元件的物理中心。焊枪及摄像头在制造过程中会有一定的误差，比如圆形外壳的摄像头，其成像元件的物理中心并不一定在这个圆形 外壳的中心，因此通过像头辅助定位如果没有很好的调试方法，亦会出现相当的误差。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种带有摄像头的管板焊枪调试方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
带有摄像头的管板焊枪调试方法，其中：显示设备上显示有矩形参照框，包括以下步骤，步骤①通过摄像头内的摄像元件获取整幅视频图像，连同矩形参照框显示在显示设备上；
步骤②转动管板焊枪枪头分别处于上下左右四个方向，在视频图像范围内获取焊枪枪头上的特征点或是特征线；
步骤③转动管板焊枪枪头分别处于上下左右四个方向，通过人机交互方式，依次移动对应焊枪枪头朝向的矩形参照框的上下左右参照边线，使矩形参照框在视频图像上与焊枪枪头上的特征点或是特征线重合，即矩形参照框的中心，就是管板焊枪旋转中心；
步骤④，摄像头摄取被焊管口图像，获取被焊管口中心，并通过机械传动机构，将管板焊枪旋转中心移到被焊管口中心。
上述的带有摄像头的管板焊枪调试方法，其中：所述的矩形参照框的边线的移动方式为平移调节。
进一步地，上述的带有摄像头的管板焊枪调试方法，其中：所述的特征点为钨极尖，特征线为对中块边线。
更进一步地，上述的带有摄像头的管板焊枪调试方法，其中：所述摄像头摄取被焊管口图像后，采用软件处理获取被焊管口中心。
更进一步地，上述的带有摄像头的管板焊枪调试方法，其中：所述步骤④通过人机交互方式，确定焊枪枪头的焊接位置和让开位置。
再进一步地，上述的带有摄像头的管板焊枪调试方法，其中：所述的人机交互方式为操作人员通过键盘、鼠标、操纵杆进行人工操作。
本发明技术方案的突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：无论摄像头的物理中心与摄像头的外壳中心是否一致，均可以通过人机交互方式的调试，得到最正确的管板焊枪旋转中心，保证焊接的精度。并且，通过本方法，亦可以对焊枪枪头的焊接位置及让开位置进行调整，确保焊接的效果。由此可见，本发明具有实质性技术特点和显著的技术进步，其应用前景非常广阔。
附图说明
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。这些附图当中，
图1是管板焊枪枪头位于上侧时，对中块边线与矩形参照框的初始位置示意图；
图2是管板焊枪枪头位于上侧时，参照边线的移动调整示意图；
图3是管板焊枪枪头位于左侧时，对中块边线与矩形参照框的初始位置示意图；
图4是管板焊枪枪头位于下侧时，对中块边线与矩形参照框的初始位置示意图；
图5是管板焊枪枪头位于右侧时，对中块边线与矩形参照框的初始位置示意图。
图中各附图标记的含义如下：
1 对中块边线 2 参照边线
具体实施方式
如图1～5所示，本发明提供一种带有摄像头的管板焊枪调试方法，其显示设备上设有矩形参照框，依次按以下步骤进行调试。
首先，通过摄像头内的摄像元件获取整幅视频图像，连同矩形参照框显示在显示设备上。接着，转动管板焊枪枪头分别处于上下左右四个方向，在视频图像范围内获取焊枪枪头上的特征点或是特征线。结合本发明一较佳的实施方式出发，特征点为钨极尖，特征线为对中块边线1。
然后，转动管板焊枪枪头分别处于上下左右四个方向，通过人机交互方式，依次移动对应焊枪枪头朝向的矩形参照框的上下左右参照边线2，使之在视频图像上与焊枪枪头上的特征点或是特征线重合，即矩形参照框的中心，就是管板焊枪旋转中心。
结合图1、2来看，当管板焊枪枪头位于上侧时，获取对中块边线1与矩形参照框的初始位置。此时对中块边线1与矩形参照框上的参照边线2不重合，即存在位置误差。随后，操作人员控制参照边线2向上平移与对中块边线1重合完成一个方向的矫正。其余三个方向的矫正类似，即参考图3～5，在此不再赘述。
然后，开始调整焊枪枪头位置，其主要涉及两个位置：一是焊接位置，枪头在此位置下，可以准确地绕管口的焊接位置旋转；一是让开位置，在此位置下，可以不遮挡摄像头，让摄像头摄取管口图形。
继而可进行焊枪枪头焊接位置、让开位置的确定。焊枪枪头安装在径向滑轨上，焊枪枪头的位置通过径向滑轨调接的。结合本发明来看，通常的径向滑轨一般是电动的，常用的是步进电机。当焊枪枪头离焊枪回转中心远时，焊枪旋转，焊枪枪头划出的圆直径大；当焊枪枪头离焊枪回转中心近时，焊枪旋转，焊枪枪头划出的圆直径小。并且，由于焊接位置与被 焊管口的直径有关，让开位置只要让摄像头能摄到管口的图像就可以。
进一步来说，焊枪枪头焊接位置、让开位置的确定过程具体如下：首先，将管板焊枪旋转中心移到被焊管口中心，摄像头摄取被焊管口图像，采用软件处理获取被焊管口中心，并计算出管板焊枪旋转中心与被焊管口中心的差，再控制步进电机或伺服电机作为可控电机，并通过机械传动机构，将管板焊枪旋转中心移到被焊管口中心。
随后，在管板焊枪旋转中心与被焊管口中心同心的条件下，通过人机交互方式，操作键盘上指定的功能键，即可移动径向滑轨，确定焊枪枪头焊接位置、让开位置，并保存在控制系统中。同时，摄像控制箱将管板焊枪的操作键盘与摄像头控制的操作键盘集中在了摄像控制箱的面板上，这两个部份的操作键盘可以是各自独立的。焊枪整体装在焊枪滑架上，手动操作操纵杆，当水平摇动操纵杆时，则焊枪滑架水平移动。垂直摇动操纵杆时，则焊枪滑架垂直移动。而旋转操纵杆上部的旋转把手，则焊枪滑架前后移动，使得焊枪滑架沿X、Y、Z三轴运动的。当然，上述控制亦可以采用程序控制。
通过上述的文字表述并结合附图可以看出，采用本发明后，无论摄像头的物理中心与摄像头的外壳中心是否一致，均可以通过人机交互方式的调试，得到正确的管板焊枪旋转中心，以及焊枪枪头的焊接位置及让开位置。再者采用此种调试方法，机器可循环完成以下动作，真正实现管板焊接的自动化，即径向电机带动焊枪让开-摄像头摄取被焊管口图像-找出被焊管口中心-焊枪旋转中心移到被焊管口中心-径向电机带动焊枪枪头到焊接位置-开始焊接-焊接完成。随后X，Y轴带动焊枪到下一管位，之后径向电机带动焊枪让开，进行焊接循环。
Claims (6)
1.带有摄像头的管板焊枪调试方法，其显示设备上设有矩形参照框，依次按以下步骤进行调试：
步骤①，通过摄像头内的摄像元件获取整幅视频图像，连同矩形参照框显示在显示设备上；
步骤②，转动管板焊枪枪头分别处于上下左右四个方向，在视频图像范围内获取焊枪枪头上的特征点或是特征线；
步骤③，转动管板焊枪枪头分别处于上下左右四个方向，通过人机交互方式，依次移动对应焊枪枪头朝向的矩形参照框的上下左右参照边线，使矩形参照框在视频图像上与焊枪枪头上的特征点或是特征线重合，即矩形参照框的中心，就是管板焊枪旋转中心；
步骤④，摄像头摄取被焊管口图像，获取被焊管口中心，并通过机械传动机构，将管板焊枪旋转中心移到被焊管口中心。
2.根据权利要求1所述的带有摄像头的管板焊枪调试方法，其特征在于：所述的矩形参照框的边线的移动方式为平移调节。
3.根据权利要求1所述的带有摄像头的管板焊枪调试方法，其特征在于：所述的特征点为钨极尖，特征线为对中块边线。
4.根据权利要求1所述的带有摄像头的管板焊枪调试方法，其特征在于：所述摄像头摄取被焊管口图像后，采用软件处理获取被焊管口中心。
5.根据权利要求1所述的带有摄像头的管板焊枪调试方法，其特征在于：所述步骤④通过人机交互方式，确定焊枪枪头的焊接位置和让开位置。
6.根据权利要求5所述的带有摄像头的管板焊枪调试方法，其特征在于：所述的人机交互方式为操作人员通过键盘、鼠标、操纵杆进行人工操作。
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